CN117070145A - 一种耐磨耐腐蚀的不锈钢板及其制备工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及不锈钢板技术领域，具体为一种耐磨耐腐蚀的不锈钢板及其制备工艺；本发明为了提高所制备的不锈钢板的耐磨耐腐蚀性能，在不锈钢板材表面制备了一层耐磨耐腐蚀涂层，并在其中引入了石墨烯材料，利用石墨烯的片状结构，填充并堵塞粉末涂料在熔融交联过程中形成的微小孔隙，从而避免不锈钢板材接触外界的腐蚀性环境，之后本发明还对石墨烯材料进行了改性处理，对其氧化引入羧基基团后对其进行活化接枝氨基基团，并进一步的引入氟元素，从而降低耐磨耐腐蚀涂层的表面能，降低涂层的表面摩擦系数，提升涂层的耐摩擦性能与耐腐蚀性能。
Description
技术领域
本发明涉及不锈钢板技术领域，具体为一种耐磨耐腐蚀的不锈钢板及其制备工艺。
背景技术
不锈钢板材是一种价格低廉的合金材料，具有着优异的力学性能与较好的化学稳定性，可以被广泛的应用在如航空、建筑、石油化工等领域，虽然不锈钢板材具有较好的化学稳定性，但是由于不锈钢板材所面临的工作环境不同，在面对具有腐蚀性的气体或液体时，往往会造成不锈钢板材的腐蚀，从而致使不锈钢板材的力学性能下降，导致出现安全隐患，因此有必要针对该缺陷进行攻克，以解决并满足相关的性能需求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种耐磨耐腐蚀的不锈钢板及其制备工艺，以解决上述背景技术中提出的问题。
为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种耐磨耐腐蚀的不锈钢板的制备工艺，包括以下步骤：
S1. 制备耐磨耐腐蚀粉末涂料；
S11. 将浓硫酸冰水浴处理至恒温，加入石墨烯粉末，以频率为150-450rpm的速率搅拌分散30-45min后，继续超声震荡处理1-2h后，加入高锰酸钾，升温至40-45℃，继续搅拌反应2-4h，离心，分离石墨烯沉淀后，将其分散至浓度为30-35wt%的双氧水中，继续搅拌反应0.5-1h后，离心分离，使用盐酸洗涤石墨烯沉淀3-5次后，继续使用去离子水洗涤至中性，真空60-80℃干燥至恒重，得到氧化石墨烯；
S12. 将步骤S11制备得到的氧化石墨烯分散至三氯甲烷中，超声震荡处理30-45min后，加入二异丙基碳二亚胺，继续搅拌混合10-15min后，加入4,4'-二氨基二苯醚，继续混合5-8min后，滴加氢氧化钠溶液调节反应溶液pH值为7.8-8.2，升温至55-60℃，回流反应12-18h后，离心分离，将沉淀真空干燥至恒重后，得到氨基改性石墨烯；
S13. 将氨基改性石墨烯分散至N,N-二甲基甲酰胺中，超声分散30-45min后，加入氯化铍，继续混合5-10min后，得到石墨烯悬浮液；
将全氟癸二酸分散至N,N-二甲基甲酰胺中，升温至45-60℃，搅拌混合30-45min后，氮气氛围下，缓慢匀速滴加石墨烯悬浮液，滴加时长为0.5-1h，滴加结束后，升温至82-90℃，继续反应1.5-3h后，离心分离，使用乙腈洗涤沉淀3-5次，真空干燥至恒重，得到氟改性石墨烯材料；
S14. 将4,4'-二氨基二苯醚分散至N,N-二甲基甲酰胺中，混合10-15min后，加入氟改性石墨烯材料，升温至55-80℃，超声震荡反应1-2h后，冷却至室温后，在1h内分三次等量加入均苯四甲酸二酐，室温下反应5-10h后，升温至85-100℃，搅拌反应1.5-2h后，升温至150-180℃，反应1-1.5h后，再次升温至245-250℃，反应0.5-1h后，再次升温至280-300℃，反应0.5-1h，冷却至室温后，真空干燥至恒重后，将反应产物粉碎为粉末颗粒，再次真空干燥至恒重，得到耐磨耐腐蚀粉末涂料；
S2. 对不锈钢板基体表面进行除油处理后，将步骤S1制备得到的耐磨耐腐蚀粉末涂料经静电喷枪喷涂吸附在不锈钢板基体，升温至245-265℃，保温固化12-20min后，形成耐磨耐腐蚀涂层，冷却至室温，得到耐磨耐腐蚀的不锈钢板。
进一步的，按重量份数计，步骤S11中，按重量份数计，浓硫酸、石墨烯、高锰酸钾的质量比为（35-50）：1：（3.75-5）。
进一步的，按重量份数计，步骤S12中，氧化石墨烯、二异丙基碳二亚胺、4,4'-二氨基二苯醚的质量比为1：（0.02-0.04）：（0.75-1.65）。
进一步的，按重量份数计，步骤S13中，氨基改性石墨烯、氯化铍、全氟癸二酸的质量比为1：（0.03-0.08）：（0.8-2）。
进一步的，按重量份数计，步骤S14中，4,4'-二氨基二苯醚、氟改性石墨烯材料、均苯四甲酸二酐的质量比为2.05：（0.38-1.62）：2.18。
进一步的，步骤S14中，所述粉末颗粒的粒径为10-30微米。
进一步的，步骤S2中，所述耐磨耐腐蚀涂层的厚度为25-40微米。
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：
1. 本发明为了提高所制备的不锈钢板的耐腐蚀性能，在不锈钢板材表面制备了一层耐磨耐腐蚀涂层，涂层中以聚酰亚胺为主要原料，并添加石墨烯材料作为增强材料；聚酰亚胺材料是一类具有优异的耐高温、耐腐蚀性能的树脂材料，本发明以粉末涂料的形式将其喷覆在不锈钢板材的表面，并在高温下将其熔融再交联，从而在不锈钢板材的表面形成保护层，并且本发明在制备耐磨耐腐蚀粉末涂料时在其中添加了石墨烯材料，石墨烯材料为片状结构，可以填充并堵塞粉末涂料在熔融交联过程中形成的微小孔隙，从而避免不锈钢板材接触外界的腐蚀性环境，从而提升不锈钢板材的锈蚀，提升其耐腐蚀性能，并且石墨烯材料作为固体润滑材料，还可以进一步的降低涂层的表面摩擦系数，从而提升表面的耐磨性能，减缓涂层的磨损；
2. 本发明为了进一步的提升不锈钢板材的耐磨性能，还对石墨烯材料进行了改性处理；本发明首先使用浓硫酸与高锰酸钾体系对石墨烯材料进行了处理，浓硫酸与高锰酸钾均具有高氧化性能，可以在石墨烯材料表面引入氧功能团，增加石墨烯材料表面的羧基基团含量，并且浓硫酸酸性强，极性高，可以有效的与石墨烯表面相互作用，从而提升石墨烯材料的剥离分散，并进一步的增加其表面带有的羧基官能团；之后本发明进一步的使用二异丙基碳二亚胺对石墨烯表面的羧基官能团活化处理，将其与4,4'-二氨基二苯醚反应，从而在石墨烯表面接枝氨基基团，之后，进一步的，本发明使用了全氟癸二酸与其反应，在氯化铍的催化作用下，在石墨烯表面接枝引入了氟元素并再次引入了羧基官能团，之后进一步的将其与4,4'-二氨基二苯醚、均苯四甲酸二酐混合，共聚制备了耐磨耐腐蚀粉末涂料；氟元素由于具有较高的电负性，因此可以有效降低耐磨耐腐蚀涂层的表面能，从而提升涂层表面的润滑性与非粘附性，在材料表面形成一层低摩擦的氟化物薄膜，减少与其他材料的接触时的摩擦力，从而进一步的提升涂层的耐摩擦性能。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本申请中所使用的所使用的不锈钢板基体为奥氏体不锈钢；本发明所使用的石墨烯为江苏先丰纳米材料科技有限公司提供的102035型工业级薄层石墨烯纳米片；所使用的二异丙基碳二亚胺由湖北魏氏化学试剂股份有限公司提供；所使用的4,4'-二氨基二苯醚、全氟癸二酸由上海阿拉丁生化科技股份有限公司提供；所使用的均苯四甲酸二酐由山东津盛泰化工有限公司提供；
实施例1. 一种耐磨耐腐蚀的不锈钢板的制备工艺，包括以下步骤：
S1. 制备耐磨耐腐蚀粉末涂料；
S11. 按重量份数计，将350份浓硫酸冰水浴处理至恒温后，加入10份石墨烯粉末，以频率为150rpm的速率搅拌分散30min后，继续超声震荡处理1h，加入37.5份高锰酸钾，升温至40℃，继续搅拌反应2h，离心，分离石墨烯沉淀后，将石墨烯沉淀分散至浓度为30wt%的双氧水中，继续搅拌反应0.5h后，离心分离，使用盐酸洗涤石墨烯沉淀3次后，继续使用去离子水洗涤至中性，真空60℃干燥至恒重，得到氧化石墨烯；
S12. 按重量份数计，将10份步骤S11制备得到的氧化石墨烯分散至150份三氯甲烷中，超声震荡处理30min后，加入0.2份二异丙基碳二亚胺，继续搅拌混合10min后，加入7.5份4,4'-二氨基二苯醚，继续混合5min，滴加氢氧化钠溶液调节反应溶液pH值为7.8，升温至55℃，回流反应12h后，离心分离，将所得沉淀真空干燥至恒重后，得到氨基改性石墨烯；
S13. 按重量份数计，将10份氨基改性石墨烯分散至N,N-二甲基甲酰胺中，超声分散30min后，加入0.3份氯化铍，继续混合5min后，得到石墨烯悬浮液；
将8份全氟癸二酸分散至N,N-二甲基甲酰胺中，升温至45℃，搅拌混合30min后，氮气氛围下，缓慢匀速滴加石墨烯悬浮液，滴加时长为0.5h，滴加结束后，升温至82℃，继续反应1.5h后，离心分离，使用乙腈洗涤沉淀3次，真空干燥至恒重，得到氟改性石墨烯材料；
S14. 按重量份数计，将20.5份4,4'-二氨基二苯醚分散至N,N-二甲基甲酰胺中，混合10min后，加入3.8份氟改性石墨烯材料，升温至55℃，超声震荡反应1h后，冷却至室温后，在1h内分三次等量加入共2.18份的均苯四甲酸二酐，室温下反应5h后，升温至85℃，搅拌反应1.5h后，升温至150℃，反应1h后，再次升温至2450℃，反应0.5h后，再次升温至280℃，反应0.5h，停止加热，冷却至室温后，真空干燥至恒重后，将反应产物粉碎为粒径为10-30微米的粉末颗粒，再次真空干燥至恒重，得到耐磨耐腐蚀粉末涂料；
S2. 对不锈钢板基体表面进行除油处理后，将步骤S1制备得到的耐磨耐腐蚀粉末涂料经静电喷枪喷涂吸附在不锈钢板基体，升温至245℃，保温固化12min后，形成厚度为27±0.2微米的耐磨耐腐蚀涂层，冷却至室温，得到耐磨耐腐蚀的不锈钢板。
实施例2. 一种耐磨耐腐蚀的不锈钢板的制备工艺，包括以下步骤：
与实施例1相比，本实施例增加了步骤S14中氟改性石墨烯材料的添加量；
S1. 制备耐磨耐腐蚀粉末涂料；
S11. 按重量份数计，将350份浓硫酸冰水浴处理至恒温后，加入10份石墨烯粉末，以频率为150rpm的速率搅拌分散30min后，继续超声震荡处理1h，加入37.5份高锰酸钾，升温至40℃，继续搅拌反应2h，离心，分离石墨烯沉淀后，将石墨烯沉淀分散至浓度为30wt%的双氧水中，继续搅拌反应0.5h后，离心分离，使用盐酸洗涤石墨烯沉淀3次后，继续使用去离子水洗涤至中性，真空60℃干燥至恒重，得到氧化石墨烯；
S12. 按重量份数计，将10份步骤S11制备得到的氧化石墨烯分散至150份三氯甲烷中，超声震荡处理30min后，加入0.2份二异丙基碳二亚胺，继续搅拌混合10min后，加入7.5份4,4'-二氨基二苯醚，继续混合5min，滴加氢氧化钠溶液调节反应溶液pH值为7.8，升温至55℃，回流反应12h后，离心分离，将所得沉淀真空干燥至恒重后，得到氨基改性石墨烯；
S13. 按重量份数计，将10份氨基改性石墨烯分散至N,N-二甲基甲酰胺中，超声分散30min后，加入0.3份氯化铍，继续混合5min后，得到石墨烯悬浮液；
将8份全氟癸二酸分散至N,N-二甲基甲酰胺中，升温至45℃，搅拌混合30min后，氮气氛围下，缓慢匀速滴加石墨烯悬浮液，滴加时长为0.5h，滴加结束后，升温至82℃，继续反应1.5h后，离心分离，使用乙腈洗涤沉淀3次，真空干燥至恒重，得到氟改性石墨烯材料；
S14. 按重量份数计，将20.5份4,4'-二氨基二苯醚分散至N,N-二甲基甲酰胺中，混合10min后，加入16.2份氟改性石墨烯材料，升温至55℃，超声震荡反应1h后，冷却至室温后，在1h内分三次等量加入共2.18份的均苯四甲酸二酐，室温下反应5h后，升温至85℃，搅拌反应1.5h后，升温至150℃，反应1h后，再次升温至2450℃，反应0.5h后，再次升温至280℃，反应0.5h，停止加热，冷却至室温后，真空干燥至恒重后，将反应产物粉碎为粒径为10-30微米的粉末颗粒，再次真空干燥至恒重，得到耐磨耐腐蚀粉末涂料；
S2. 对不锈钢板基体表面进行除油处理后，将步骤S1制备得到的耐磨耐腐蚀粉末涂料经静电喷枪喷涂吸附在不锈钢板基体，升温至245℃，保温固化12min后，形成厚度为27±0.2微米的耐磨耐腐蚀涂层，冷却至室温，得到耐磨耐腐蚀的不锈钢板。
实施例3. 一种耐磨耐腐蚀的不锈钢板的制备工艺，包括以下步骤：
与实施例2相比，本实施例增加了步骤S12中4,4'-二氨基二苯醚的添加量；
S1. 制备耐磨耐腐蚀粉末涂料；
S11. 按重量份数计，将350份浓硫酸冰水浴处理至恒温后，加入10份石墨烯粉末，以频率为150rpm的速率搅拌分散30min后，继续超声震荡处理1h，加入37.5份高锰酸钾，升温至40℃，继续搅拌反应2h，离心，分离石墨烯沉淀后，将石墨烯沉淀分散至浓度为30wt%的双氧水中，继续搅拌反应0.5h后，离心分离，使用盐酸洗涤石墨烯沉淀3次后，继续使用去离子水洗涤至中性，真空60℃干燥至恒重，得到氧化石墨烯；
S12. 按重量份数计，将10份步骤S11制备得到的氧化石墨烯分散至150份三氯甲烷中，超声震荡处理30min后，加入0.2份二异丙基碳二亚胺，继续搅拌混合10min后，加入16.5份4,4'-二氨基二苯醚，继续混合5min，滴加氢氧化钠溶液调节反应溶液pH值为7.8，升温至55℃，回流反应12h后，离心分离，将所得沉淀真空干燥至恒重后，得到氨基改性石墨烯；
S13. 按重量份数计，将10份氨基改性石墨烯分散至N,N-二甲基甲酰胺中，超声分散30min后，加入0.3份氯化铍，继续混合5min后，得到石墨烯悬浮液；
将8份全氟癸二酸分散至N,N-二甲基甲酰胺中，升温至45℃，搅拌混合30min后，氮气氛围下，缓慢匀速滴加石墨烯悬浮液，滴加时长为0.5h，滴加结束后，升温至82℃，继续反应1.5h后，离心分离，使用乙腈洗涤沉淀3次，真空干燥至恒重，得到氟改性石墨烯材料；
S14. 按重量份数计，将20.5份4,4'-二氨基二苯醚分散至N,N-二甲基甲酰胺中，混合10min后，加入16.2份氟改性石墨烯材料，升温至55℃，超声震荡反应1h后，冷却至室温后，在1h内分三次等量加入共2.18份的均苯四甲酸二酐，室温下反应5h后，升温至85℃，搅拌反应1.5h后，升温至150℃，反应1h后，再次升温至2450℃，反应0.5h后，再次升温至280℃，反应0.5h，停止加热，冷却至室温后，真空干燥至恒重后，将反应产物粉碎为粒径为10-30微米的粉末颗粒，再次真空干燥至恒重，得到耐磨耐腐蚀粉末涂料；
S2. 对不锈钢板基体表面进行除油处理后，将步骤S1制备得到的耐磨耐腐蚀粉末涂料经静电喷枪喷涂吸附在不锈钢板基体，升温至245℃，保温固化12min后，形成厚度为27±0.2微米的耐磨耐腐蚀涂层，冷却至室温，得到耐磨耐腐蚀的不锈钢板。
实施例4. 一种耐磨耐腐蚀的不锈钢板的制备工艺，包括以下步骤：
与实施例2相比，本实施例增加了步骤S13中全氟癸二酸的添加量；
S1. 制备耐磨耐腐蚀粉末涂料；
S11. 按重量份数计，将350份浓硫酸冰水浴处理至恒温后，加入10份石墨烯粉末，以频率为150rpm的速率搅拌分散30min后，继续超声震荡处理1h，加入37.5份高锰酸钾，升温至40℃，继续搅拌反应2h，离心，分离石墨烯沉淀后，将石墨烯沉淀分散至浓度为30wt%的双氧水中，继续搅拌反应0.5h后，离心分离，使用盐酸洗涤石墨烯沉淀3次后，继续使用去离子水洗涤至中性，真空60℃干燥至恒重，得到氧化石墨烯；
S12. 按重量份数计，将10份步骤S11制备得到的氧化石墨烯分散至150份三氯甲烷中，超声震荡处理30min后，加入0.2份二异丙基碳二亚胺，继续搅拌混合10min后，加入7.5份4,4'-二氨基二苯醚，继续混合5min，滴加氢氧化钠溶液调节反应溶液pH值为7.8，升温至55℃，回流反应12h后，离心分离，将所得沉淀真空干燥至恒重后，得到氨基改性石墨烯；
S13. 按重量份数计，将10份氨基改性石墨烯分散至N,N-二甲基甲酰胺中，超声分散30min后，加入0.3份氯化铍，继续混合5min后，得到石墨烯悬浮液；
将20份全氟癸二酸分散至N,N-二甲基甲酰胺中，升温至45℃，搅拌混合30min后，氮气氛围下，缓慢匀速滴加石墨烯悬浮液，滴加时长为0.5h，滴加结束后，升温至82℃，继续反应1.5h后，离心分离，使用乙腈洗涤沉淀3次，真空干燥至恒重，得到氟改性石墨烯材料；
S14. 按重量份数计，将20.5份4,4'-二氨基二苯醚分散至N,N-二甲基甲酰胺中，混合10min后，加入16.2份氟改性石墨烯材料，升温至55℃，超声震荡反应1h后，冷却至室温后，在1h内分三次等量加入共2.18份的均苯四甲酸二酐，室温下反应5h后，升温至85℃，搅拌反应1.5h后，升温至150℃，反应1h后，再次升温至2450℃，反应0.5h后，再次升温至280℃，反应0.5h，停止加热，冷却至室温后，真空干燥至恒重后，将反应产物粉碎为粒径为10-30微米的粉末颗粒，再次真空干燥至恒重，得到耐磨耐腐蚀粉末涂料；
S2. 对不锈钢板基体表面进行除油处理后，将步骤S1制备得到的耐磨耐腐蚀粉末涂料经静电喷枪喷涂吸附在不锈钢板基体，升温至245℃，保温固化12min后，形成厚度为27±0.2微米的耐磨耐腐蚀涂层，冷却至室温，得到耐磨耐腐蚀的不锈钢板。
实施例5. 一种耐磨耐腐蚀的不锈钢板的制备工艺，包括以下步骤：
S1. 制备耐磨耐腐蚀粉末涂料；
S11. 按重量份数计，将500份浓硫酸冰水浴处理至恒温后，加入10份石墨烯粉末，以频率为150rpm的速率搅拌分散30min后，继续超声震荡处理1h，加入50份高锰酸钾，升温至40℃，继续搅拌反应2h，离心，分离石墨烯沉淀后，将石墨烯沉淀分散至浓度为30wt%的双氧水中，继续搅拌反应0.5h后，离心分离，使用盐酸洗涤石墨烯沉淀3次后，继续使用去离子水洗涤至中性，真空60℃干燥至恒重，得到氧化石墨烯；
S12. 按重量份数计，将10份步骤S11制备得到的氧化石墨烯分散至150份三氯甲烷中，超声震荡处理30min后，加入0.4份二异丙基碳二亚胺，继续搅拌混合10min后，加入16.5份4,4'-二氨基二苯醚，继续混合5min，滴加氢氧化钠溶液调节反应溶液pH值为7.8，升温至55℃，回流反应12h后，离心分离，将所得沉淀真空干燥至恒重后，得到氨基改性石墨烯；
S13. 按重量份数计，将10份氨基改性石墨烯分散至N,N-二甲基甲酰胺中，超声分散30min后，加入0.8份氯化铍，继续混合5min后，得到石墨烯悬浮液；
将20份全氟癸二酸分散至N,N-二甲基甲酰胺中，升温至45℃，搅拌混合30min后，氮气氛围下，缓慢匀速滴加石墨烯悬浮液，滴加时长为0.5h，滴加结束后，升温至82℃，继续反应1.5h后，离心分离，使用乙腈洗涤沉淀3次，真空干燥至恒重，得到氟改性石墨烯材料；
S14. 按重量份数计，将20.5份4,4'-二氨基二苯醚分散至N,N-二甲基甲酰胺中，混合10min后，加入16.2份氟改性石墨烯材料，升温至55℃，超声震荡反应1h后，冷却至室温后，在1h内分三次等量加入共2.18份的均苯四甲酸二酐，室温下反应5h后，升温至85℃，搅拌反应1.5h后，升温至150℃，反应1h后，再次升温至2450℃，反应0.5h后，再次升温至280℃，反应0.5h，停止加热，冷却至室温后，真空干燥至恒重后，将反应产物粉碎为粒径为10-30微米的粉末颗粒，再次真空干燥至恒重，得到耐磨耐腐蚀粉末涂料；
S2. 对不锈钢板基体表面进行除油处理后，将步骤S1制备得到的耐磨耐腐蚀粉末涂料经静电喷枪喷涂吸附在不锈钢板基体，升温至245℃，保温固化12min后，形成厚度为27±0.2微米的耐磨耐腐蚀涂层，冷却至室温，得到耐磨耐腐蚀的不锈钢板。
对比例1. 一种耐磨耐腐蚀的不锈钢板的制备工艺，包括以下步骤：
与实施例2相比，本对比例为使用石墨烯；
S1. 按重量份数计，将20.5份4,4'-二氨基二苯醚分散至N,N-二甲基甲酰胺中，混合10min后，升温至55℃，超声震荡反应1h后，冷却至室温后，在1h内分三次等量加入共2.18份的均苯四甲酸二酐，室温下反应5h后，升温至85℃，搅拌反应1.5h后，升温至150℃，反应1h后，再次升温至2450℃，反应0.5h后，再次升温至280℃，反应0.5h，停止加热，冷却至室温后，真空干燥至恒重后，将反应产物粉碎为粒径为10-30微米的粉末颗粒，再次真空干燥至恒重，得到耐磨耐腐蚀粉末涂料；
S2. 对不锈钢板基体表面进行除油处理后，将步骤S1制备得到的耐磨耐腐蚀粉末涂料经静电喷枪喷涂吸附在不锈钢板基体，升温至245℃，保温固化12min后，形成厚度为27±0.2微米的耐磨耐腐蚀涂层，冷却至室温，得到耐磨耐腐蚀的不锈钢板。
对比例2. 一种耐磨耐腐蚀的不锈钢板的制备工艺，包括以下步骤：
与实施例2相比，本对比例未制备氟改性石墨烯材料，而是仅使用了常规石墨烯等量取代；
S1. 制备耐磨耐腐蚀粉末涂料；
按重量份数计，将20.5份4,4'-二氨基二苯醚分散至N,N-二甲基甲酰胺中，混合10min后，加入16.2份石墨烯，升温至55℃，超声震荡反应1h后，冷却至室温后，在1h内分三次等量加入共2.18份的均苯四甲酸二酐，室温下反应5h后，升温至85℃，搅拌反应1.5h后，升温至150℃，反应1h后，再次升温至2450℃，反应0.5h后，再次升温至280℃，反应0.5h，停止加热，冷却至室温后，真空干燥至恒重后，将反应产物粉碎为粒径为10-30微米的粉末颗粒，再次真空干燥至恒重，得到耐磨耐腐蚀粉末涂料；
S2. 对不锈钢板基体表面进行除油处理后，将步骤S1制备得到的耐磨耐腐蚀粉末涂料经静电喷枪喷涂吸附在不锈钢板基体，升温至245℃，保温固化12min后，形成厚度为27±0.2微米的耐磨耐腐蚀涂层，冷却至室温，得到耐磨耐腐蚀的不锈钢板。
对比例3. 一种耐磨耐腐蚀的不锈钢板的制备工艺，包括以下步骤：
与实施例2相比，本对比例仅制备了氨基改性石墨烯；
S1. 制备耐磨耐腐蚀粉末涂料；
S11. 按重量份数计，将350份浓硫酸冰水浴处理至恒温后，加入10份石墨烯粉末，以频率为150rpm的速率搅拌分散30min后，继续超声震荡处理1h，加入37.5份高锰酸钾，升温至40℃，继续搅拌反应2h，离心，分离石墨烯沉淀后，将石墨烯沉淀分散至浓度为30wt%的双氧水中，继续搅拌反应0.5h后，离心分离，使用盐酸洗涤石墨烯沉淀3次后，继续使用去离子水洗涤至中性，真空60℃干燥至恒重，得到氧化石墨烯；
S12. 按重量份数计，将10份步骤S11制备得到的氧化石墨烯分散至150份三氯甲烷中，超声震荡处理30min后，加入0.2份二异丙基碳二亚胺，继续搅拌混合10min后，加入7.5份4,4'-二氨基二苯醚，继续混合5min，滴加氢氧化钠溶液调节反应溶液pH值为7.8，升温至55℃，回流反应12h后，离心分离，将所得沉淀真空干燥至恒重后，得到氨基改性石墨烯；
S13. 按重量份数计，将20.5份4,4'-二氨基二苯醚分散至N,N-二甲基甲酰胺中，混合10min后，加入16.2份氨基改性石墨烯，升温至55℃，超声震荡反应1h后，冷却至室温后，在1h内分三次等量加入共2.18份的均苯四甲酸二酐，室温下反应5h后，升温至85℃，搅拌反应1.5h后，升温至150℃，反应1h后，再次升温至2450℃，反应0.5h后，再次升温至280℃，反应0.5h，停止加热，冷却至室温后，真空干燥至恒重后，将反应产物粉碎为粒径为10-30微米的粉末颗粒，再次真空干燥至恒重，得到耐磨耐腐蚀粉末涂料；
S2. 对不锈钢板基体表面进行除油处理后，将步骤S1制备得到的耐磨耐腐蚀粉末涂料经静电喷枪喷涂吸附在不锈钢板基体，升温至245℃，保温固化12min后，形成厚度为27±0.2微米的耐磨耐腐蚀涂层，冷却至室温，得到耐磨耐腐蚀的不锈钢板。
检测：将实施例1-5与对比例1-3所制备的样品制备为检测试样；使用MLS-23型摩擦磨损试验机对试样进行耐摩擦性能检测，检测砝码重量为2.5kg，磨料为40-60目石英砂，石英砂浆中，石英：水＝1.5:1，磨损1800r后，检测磨损重量；根据GB/T 25150，对实施例1-5与对比例1-3所制备的样品进行蓝点法检测；分别将实施例1-5与对比例1-3所制备的样品置于5%中性盐雾、5%硫酸、5%氢氧化钠中，检测其涂层剥离情况；
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种耐磨耐腐蚀的不锈钢板的制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：
S1. 制备耐磨耐腐蚀粉末涂料；
S11. 将浓硫酸冰水浴处理至恒温，加入石墨烯粉末，以频率为150-450rpm的速率搅拌分散30-45min后，继续超声震荡处理1-2h后，加入高锰酸钾，升温至40-45℃，继续搅拌反应2-4h，离心，分离石墨烯沉淀后，将其分散至浓度为30-35wt%的双氧水中，继续搅拌反应0.5-1h后，离心分离，使用盐酸洗涤石墨烯沉淀3-5次后，使用去离子水洗涤至中性，真空60-80℃干燥至恒重，得到氧化石墨烯；
S12. 将步骤S11制备得到的氧化石墨烯分散至三氯甲烷中，超声震荡处理30-45min后，加入二异丙基碳二亚胺，继续搅拌混合10-15min后，加入4,4'-二氨基二苯醚，继续混合5-8min后，滴加氢氧化钠溶液调节反应溶液pH值为7.8-8.2，升温至55-60℃，回流反应12-18h后，离心分离，将沉淀真空干燥至恒重后，得到氨基改性石墨烯；
S13. 将氨基改性石墨烯分散至N,N-二甲基甲酰胺中，超声分散30-45min后，加入氯化铍，继续混合5-10min后，得到石墨烯悬浮液；
将全氟癸二酸分散至N,N-二甲基甲酰胺中，升温至45-60℃，搅拌混合30-45min后，氮气氛围下，缓慢匀速滴加石墨烯悬浮液，滴加时长为0.5-1h，滴加结束后，升温至82-90℃，继续反应1.5-3h后，离心分离，使用乙腈洗涤沉淀3-5次，真空干燥至恒重，得到氟改性石墨烯材料；
S14. 将4,4'-二氨基二苯醚分散至N,N-二甲基甲酰胺中，混合10-15min后，加入氟改性石墨烯材料，升温至55-80℃，超声震荡反应1-2h后，冷却至室温后，在1h内分三次等量加入均苯四甲酸二酐，室温下反应5-10h后，升温至85-100℃，搅拌反应1.5-2h后，升温至150-180℃，反应1-1.5h后，再次升温至245-250℃，反应0.5-1h后，再次升温至280-300℃，反应0.5-1h，冷却至室温后，真空干燥至恒重后，将反应产物粉碎为粉末颗粒，再次真空干燥至恒重，得到耐磨耐腐蚀粉末涂料；
S2. 对不锈钢板基体表面进行除油处理后，将步骤S1制备得到的耐磨耐腐蚀粉末涂料经静电喷枪喷涂吸附在不锈钢板基体，升温至245-265℃，保温固化12-20min后，形成耐磨耐腐蚀涂层，冷却至室温，得到耐磨耐腐蚀的不锈钢板。
2.根据权利要求1所述的一种耐磨耐腐蚀的不锈钢板的制备工艺，其特征在于：按重量份数计，步骤S11中，按重量份数计，浓硫酸、石墨烯、高锰酸钾的质量比为（35-50）：1：（3.75-5）。
3.根据权利要求1所述的一种耐磨耐腐蚀的不锈钢板的制备工艺，其特征在于：按重量份数计，步骤S12中，氧化石墨烯、二异丙基碳二亚胺、4,4'-二氨基二苯醚的质量比为1：（0.02-0.04）：（0.75-1.65）。
4.根据权利要求1所述的一种耐磨耐腐蚀的不锈钢板的制备工艺，其特征在于：按重量份数计，步骤S13中，氨基改性石墨烯、氯化铍、全氟癸二酸的质量比为1：（0.03-0.08）：（0.8-2）。
5.根据权利要求1所述的一种耐磨耐腐蚀的不锈钢板的制备工艺，其特征在于：按重量份数计，步骤S14中，4,4'-二氨基二苯醚、氟改性石墨烯材料、均苯四甲酸二酐的质量比为2.05：（0.38-1.62）：2.18。
6.根据权利要求1所述的一种耐磨耐腐蚀的不锈钢板的制备工艺，其特征在于：步骤S14中，所述粉末颗粒的粒径为10-30微米。
7.根据权利要求1所述的一种耐磨耐腐蚀的不锈钢板的制备工艺，其特征在于：步骤S2中，所述耐磨耐腐蚀涂层的厚度为25-40微米。
8.一种如权利要求1-7任意一项所述的制备工艺制备的耐磨耐腐蚀的不锈钢板。
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2023
- 2023-10-12 CN CN202311320345.0A patent/CN117070145A/zh active Pending
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